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过热 蒸汽兼容亚临界压力 蒸汽发生器

阅读：84发布：2020-05-11

专利汇可以提供过热蒸汽兼容亚临界压力蒸汽发生器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种过热蒸汽兼容亚临界压力蒸汽发生器，燃烧器、炉膛、连接烟道、过热器、对流式钢管省煤器、烟囱沿热烟气运动方向依次连通；过热器设在连接烟道的上方，连接烟道连接炉膛后端；对流式钢管省煤器设在过热器的上方，水 -水换热器为套管形式的蛇形往复管的结构置于炉膛外部的侧面，进行热交换；给水从给水入口进入给水泵，经给水泵加压后，依次经过水管线、水-水换热器、对流式钢管省煤器、水-水换热器、炉膛管束、汽水分离器、过热器至蒸汽出口，逐步被加热升温，输出过热蒸汽或饱和湿蒸汽。它是一种油田专用的可产生过热蒸汽兼容亚临界压力运行条件下产生饱和湿蒸汽的蒸汽发生器。，下面是过热蒸汽兼容亚临界压力蒸汽发生器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种过热蒸汽兼容亚临界压力蒸汽发生器，它包括：炉膛(4)、对流式钢管省煤器(5)、过热器(6)、水-水换热器(8)、汽水分离器(10)、燃烧器(3)、给水泵(1)、烟囱(13)、连接烟道(7)、水管线(9)、炉膛管束(401)、对流式钢管省煤器管束(501)、过热器管束(601)、给水入口(901)、蒸汽出口(902)；其特征在于：燃烧器(3)、炉膛(4)、连接烟道(7)、过热器(6)、对流式钢管省煤器(5)、烟囱(13)沿热烟气运动方向依次连通；炉膛(4)内的周边设有炉膛管束(401)；对流式钢管省煤器(5)内设有对流式钢管省煤器管束(501)；过热器(6)内设有过热器管束(601)；过热器(6)设在连接烟道(7)的上方，连接烟道(7)连接炉膛(4)后端；对流式钢管省煤器(5)设在过热器(6)的上方，水-水换热器(8)为套管形式的蛇形往复管的结构置于炉膛(4)外部的侧面，进行热交换；给水从给水入口(901)进入给水泵(1)，经给水泵(1)加压后，依次经过水管线(9)、水-水换热器(8)、对流式钢管省煤器(5)、水-水换热器(8)、炉膛管束(401)、汽水分离器(10)、过热器(6)至蒸汽出口(902)，逐步被加热升温，输出过热蒸汽或饱和湿蒸汽；
所述的炉膛(4)为卧式直流结构，采用圆筒形钢制外壳体，内壁衬有硅酸铝耐火纤维，尾端设有上方下圆的连接烟道(7)；炉膛管束(401)为单回路直管蛇形往复排列成圆筒形结构；炉膛管束(401)的管子中心线与炉墙间最佳距离为100mm；炉膛管束(401)沿炉膛墙体内壁纵向蛇形排布，形成一套水汽循环；炉膛(4)出口连通设置阀门的蒸汽出口(902)和放空口(906)；
它还包括：鼓风机(15)、空压机(18)、雾化分离器(21)、控制柜(2)、给水泵橇座(12)、控制柜橇座(14)、炉膛橇座(22)、连接烟道及汽水分离器橇座(23)；全部设备分为几个模块，以模块形式分别组装在几个橇座上，各模块之间以螺栓连接固定；给水泵(1)、空压机(18)组装在给水泵橇座(12)上，控制柜(2)组装在控制柜橇座(14)上，炉膛(4)、鼓风机(15)、雾化分离器(21)、水-水换热器(8)组装在炉膛橇座(22)上，连接烟道(7)、过热器(6)、对流式钢管省煤器(5)、烟囱(13)、汽水分离器(10)组装在连接烟道及汽水分离器橇座(23)上；炉膛(4)水平放置在炉膛橇座(22)上，连接烟道(7)紧挨炉膛(4)后端，过热器(6)、对流式钢管省煤器(5)、烟囱(13)依次设置在连接烟道(7)上部，各模块之间以螺栓连接固定；
调节给水泵(1)的给水压力，压力不大于18MPa时，蒸汽发生器产生过热蒸汽；压力超过18MPa且不高于21MPa时，蒸汽发生器在饱和状态下运行产生饱和蒸汽。
2.根据权利要求1所述的过热蒸汽兼容亚临界压力蒸汽发生器，其特征在于：所述的过热器(6)的过热器管束(601)是由单根光管水平往复组成的矩形结构，位于炉膛(4)出口处的高温烟气区域。
3.根据权利要求1所述的过热蒸汽兼容亚临界压力蒸汽发生器，其特征在于：所述的对流式钢管省煤器(5)的对流式钢管省煤器管束(501)是由单根翅片管水平往复组成的梯形结构，位于烟气低温区域。
4.根据权利要求1所述的过热蒸汽兼容亚临界压力蒸汽发生器，其特征在于：所述的汽水分离器(10)是一球形容器，内设置多个独立的旋风分离器，在旋风分离器上部及蒸汽出口处设置了百叶窗分离器(1004)，为二次分离元件。
5.根据权利要求1所述的过热蒸汽兼容亚临界压力蒸汽发生器，其特征在于：它还包括：燃气入口(903)、燃油入口(910)、油加热器(19)、电加热器(20)，燃烧器(3)连通燃气入口(903)和燃油入口(910)；燃油管线设有油加热器(19)和电加热器(20)。
6.根据权利要求1所述的过热蒸汽兼容亚临界压力蒸汽发生器，其特征在于：它还包括控制柜(2)，控制柜(2)由可编程的控制器和触摸屏组成。
7.根据权利要求1所述的一种过热蒸汽兼容亚临界压力蒸汽发生器，其特征在于：给水经给水泵(1)进入水-水换热器(8)的冷水入口(801)，由冷水出口(802)流出，进入对流式钢管省煤器管束(501)，由对流式钢管省煤器管束(501)加热后的热水由水-水换热器(8)的热水入口(803)进入，由热水出口(804)流出，进入炉膛管束(401)，冷水在套管的外层管内流动，热水在套管的内层管内向相反方向流动。

说明书全文

过热 蒸汽兼容亚临界压力 蒸汽发生器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种石油行业热力开采地下稠油的专用设备，具体是一种油田专用的可产生过热蒸汽兼容亚临界压力运行条件下产生饱和湿蒸汽的蒸汽发生器。

背景技术

[0002] 目前国内外应用的普通蒸汽发生器产生的通常是湿蒸汽，其蒸汽干度控制在80%以内，原因是采用了只软化除硬而不除盐的水处理工艺，必须保留至少20%的盐分，避免在锅炉炉管内壁上结垢，影响安全运行。

[0003] 随着油田稠油开发的不断深入，用注湿蒸汽的方法已不能满足当今稠油开采新技术新工艺日益发展的需要。稠油的高效开发以及后期的高轮次开采主要是依靠蒸汽汽化潜热加温原油，所以蒸汽中的水不仅对生产毫无帮助，反而会增加占据地层孔隙体积，使采出液含水率上升，稠油产量降低。

[0004] 采用向油井中注入过热蒸汽是有效解决上述问题的方法。利用一定压力的过热蒸汽或湿饱和蒸汽注入油井，加热油层中的稠油以降低其黏度，增强流动性，从而将稠油有效开采出来。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种过热蒸汽兼容亚临界压力蒸汽发生器，它是一种油田专用的可产生过热蒸汽兼容亚临界压力运行条件下产生饱和湿蒸汽的蒸汽发生器。因不同油井的井内压力不同，可通过调节给水泵给水压力的方法来实现本发明的多种工况下运行，当油井压力不大于18MPa时，蒸汽发生器产生过热蒸汽；而油井压力超过18MPa且不高于21MPa时，蒸汽发生器在饱和状态下运行产生饱和蒸汽。使用本设备既可以生产过热蒸汽，也可以生产出亚临界压力下的干度不超过80%的饱和湿蒸汽，有效解决了过热蒸汽发生器与亚临界压力蒸汽发生器结合运行的难题，满足该设备的多功能需求。

[0006] 本发明的目的是通过以下技术方案得以实现的：

[0007] 一种过热蒸汽兼容亚临界压力蒸汽发生器，它包括：炉膛、对流式钢管省煤器、过热器、水-水换热器、汽水分离器、燃烧器、给水泵、烟囱、连接烟道、水管线、炉膛管束、对流式钢管省煤器管束、过热器管束、给水入口、蒸汽出口；燃烧器、炉膛、连接烟道、过热器、对流式钢管省煤器、烟囱沿热烟气运动方向依次连通；炉膛内的周边设有炉膛管束；对流式钢管省煤器内设有对流式钢管省煤器管束；过热器内设有过热器管束；过热器设在连接烟道的上方，连接烟道连接炉膛后端；对流式钢管省煤器设在过热器的上方，水-水换热器为套管形式的蛇形往复管的结构置于炉膛外部的侧面，进行热交换；给水从给水入口进入给水泵，经给水泵加压后，依次经过水管线、水-水换热器、对流式钢管省煤器、水-水换热器、炉膛管束、汽水分离器、过热器至蒸汽出口，逐步被加热升温，输出过热蒸汽或饱和湿蒸汽。

[0008] 所述的炉膛为卧式直流结构，采用圆筒形钢制外壳体，内壁衬有硅酸铝耐火纤维，尾端设有上方下圆的连接烟道；炉膛管束为单回路直管蛇形往复排列成圆筒形结构；炉膛管束的管子中心线与炉墙间最佳距离为100mm；炉膛管束沿炉膛墙体内壁纵向蛇形排布，形成一套水汽循环；炉膛出口连通设置阀门的蒸汽出口和放空口。所述的过热器的过热器管束是由单根光管水平往复组成的矩形结构，位于炉膛出口处的高温烟气区域。所述的对流式钢管省煤器的对流式钢管省煤器管束是由单根翅片管水平往复组成的梯形结构，位于烟气低温区域。所述的汽水分离器是一球形容器，内设置多个独立的旋风分离器，在旋风分离器上部及蒸汽出口处设置了百叶窗分离器，为二次分离元件。它还包括：燃气入口、燃油入口、油加热器、电加热器，燃烧器连通燃气入口和燃油入口；燃油管线设有油加热器和电加热器。它还包括：鼓风机、空压机、雾化分离器、控制柜、给水泵橇座、控制柜橇座、炉膛橇座、连接烟道及汽水分离器橇座；全部设备分为几个模块，以模块形式分别组装在几个橇座上，各模块之间以螺栓连接固定；给水泵、空压机组装在给水泵橇座上，控制柜组装在控制柜橇座上，炉膛、鼓风机、雾化分离器、水-水换热器组装在炉膛橇座上，连接烟道、过热器、对流式钢管省煤器、烟囱、汽水分离器组装在连接烟道及汽水分离器橇座上；炉膛水平放置在炉膛橇座上，连接烟道紧挨炉膛后端，过热器、对流式钢管省煤器、烟囱依次设置在连接烟道上部，各模块之间以螺栓连接固定。调节给水泵的给水压力，压力不大于18MPa时，蒸汽发生器产生过热蒸汽；压力超过18MPa且不高于21MPa时，蒸汽发生器在饱和状态下运行产生饱和蒸汽。它还包括控制柜，控制柜由可编程的控制器和触摸屏组成。给水经给水泵进入水-水换热器的冷水入口，由冷水出口流出，进入对流式钢管省煤器管束，由对流式钢管省煤器管束加热后的热水由水-水换热器的热水入口进入，由热水出口流出，进入炉膛管束，冷水在套管的外层管内流动，热水在套管的内层管内向相反方向流动。

[0009] 本发明有以下优点和积极效果：

[0010] 1.强制循环锅炉产生的饱和湿蒸汽经过分离将干蒸汽再过热，避开受热区析盐；

[0011] 2.高过热度的干蒸汽再与分离出的含盐水通过汽水混合器混合后，得到仍是过热状态的高焓值的蒸汽，极大地提高了热能利用率；

[0012] 3.过热状态时实现零排污；

[0013] 4.先进的控制技术能实现锅炉流量及出口温度保持恒定，智能化水平高。

[0014] 稠油开发采用过热蒸汽吞吐技术后，产量可增加3～8倍，稠油采收率显著提高。同时，当油井压力超过18MPa且不高于21MPa时，蒸发器仍可继续在饱和状态下运行产生饱和蒸汽，实现多工况下生产，这是普通过热蒸汽发生器所不具备的特点。

[0015] 使用本设备可以使客户节省大量设备采购成本，也提高注井蒸汽的利用率和稠油的采收率，降低蒸汽发生器的运行成本，适应国内外油田水平井、蒸汽驱、SAGD等当今国内外新型采油工艺技术对热采设备的更高要求。

[0016] 本发明主要技术参数：

[0017] 型号： YZG23-18/375-D

[0018] 额定蒸发量： 23t/h

[0019] 工作压力： 18MPa、21MPa

[0020] 蒸汽温度： 375℃、370℃

[0021] 过热度： 18℃、—

[0022] 蒸汽干度： —、≤80%

[0023] 燃料：重油、天然气

[0024] 控制方式： PLC+触摸屏附图说明

[0025] 图1是本发明结构示意图；

[0026] 图2是本发明图1左视示意图；

[0027] 图3是本发明图1俯视示意图；

[0028] 图4是本发明图1后视示意图；

[0029] 图5是本发明工作流程示意图；

[0030] 图6是本发明炉膛管束示意图；

[0031] 图7是图6炉膛管束左视示意图；

[0032] 图8是本发明过热器管束示意图；

[0033] 图9是图8过热器管束左视示意图；

[0034] 图10是本发明对流式钢管省煤器管束示意图；

[0035] 图11是图10对流式钢管省煤器管束左视示意图；

[0036] 图12是本发明汽水分离器示意图；

[0037] 图13是本发明水-水换热器示意图；

[0038] 图14是本发明汽水分离器内百叶窗分离器示意图。

具体实施方式

[0039] 下面结合附图对本发明作进一步的说明。

[0040] 图中附图标号如下：给水泵1、控制柜2、燃烧器3、炉膛4、对流式钢管省煤器5、过热器6、连接烟道7、水-水换热器8、管线9、汽水分离器10、风道11、给水泵橇座12、烟囱13、控制柜橇座14、鼓风机15、滑车16、梯子平台17、空压机18、油加热器19、电加热器20、雾化分离器21、炉膛橇座22、连接烟道及汽水分离器橇座23；炉膛管束401、对流式钢管省煤器管束501、过热器管束601、给水入口901、蒸汽出口902、天然气进口903、取样冷却水入口904、冷水入口801、冷水出口802、热水入口803、热水出口804、分离器外部管线排污口905、放空口906、分离器排污口907、反冲洗口908、取样冷却水出口909、进油口910、回油口911、热水除氧供汽口912、蒸汽供暖口913、泵安全阀排放口914、干蒸汽出口1001、饱和水出口1002、饱和蒸汽入口1003、百叶窗分离器1004。

[0041] 如图所示：一种过热蒸汽兼容亚临界压力蒸汽发生器，它包括：炉膛4、对流式钢管省煤器5、过热器6、水-水换热器8、汽水分离器10、燃烧器3、给水泵1、烟囱13、连接烟道7、水管线9、炉膛管束401、对流式钢管省煤器管束501、过热器管束601、给水入口901、蒸汽出口902；燃烧器3、炉膛4、连接烟道7、过热器6、对流式钢管省煤器5、烟囱13沿热烟气运动方向依次连通；炉膛4内的周边设有炉膛管束401；对流式钢管省煤器5内设有对流式钢管省煤器管束501；过热器6内设有过热器管束601；过热器6设在连接烟道7的上方，连接烟道7连接炉膛4后端；对流式钢管省煤器5设在过热器6的上方，水-水换热器8为套管形式的蛇形往复管的结构置于炉膛4外部的侧面，进行热交换；水-水换热器8主要用来提高省煤器5的入口温度，使入口水温高于烟气的露点温度，从而避免烟气中的水蒸气在省煤器5翅片管上凝结而造成管子的低温腐蚀；给水从给水入口901进入给水泵1，经给水泵1加压后，依次经过水管线9、水-水换热器8、对流式钢管省煤器5、水-水换热器8、炉膛管束401、汽水分离器10、过热器6至蒸汽出口902，逐步被加热升温，输出过热蒸汽或饱和湿蒸汽。

[0042] 所述的炉膛4为卧式直流结构，采用圆筒形钢制外壳体，内壁衬有硅酸铝耐火纤维，尾端设有上方下圆的连接烟道7；炉膛管束401为单回路直管蛇形往复排列成圆筒形结构；炉膛管束401的管子中心线与炉墙间最佳距离为100mm；设计时考虑了受热面的传热、安全运行以及燃烧器3最大火焰调节尺寸，使火焰与炉膛管束401不产生贴边现象等情况，采用炉膛管束401与炉墙间最佳距离，这是根据直接吸收辐射热及反射辐射热来确定的；炉膛管束401沿炉膛墙体内壁纵向蛇形排布，形成一套水汽循环；其热效率高、热辐射效果好；炉膛4出口连通设置阀门的蒸汽出口902和放空口906。

[0043] 所述的过热器6的过热器管束601是由单根光管水平往复组成的矩形结构，位于炉膛4出口处的高温烟气区域；其功能是将干饱和蒸汽继续加热升温。

[0044] 所述的对流式钢管省煤器5的对流式钢管省煤器管束501是由单根翅片管水平往复组成的梯形结构，位于烟气低温区域；其功能是将烟气温度进一步降低，提高热效率。

[0045] 所述的汽水分离器10是一球形容器，内设置多个独立的旋风分离器，在旋风分离器上部及蒸汽出口处设置了百叶窗分离器1004，为二次分离元件；可进一步分离蒸汽中的细小水滴,其分离效率高达99%以上，满足了过热器对蒸汽品质的要求。

[0046] 它还包括：燃气入口903、燃油入口910、油加热器19、电加热器20，燃烧器3连通燃气入口903和燃油入口910；燃油管线设有油加热器19和电加热器20。

[0047] 它还包括：鼓风机15、空压机18、雾化分离器21、控制柜2、给水泵橇座12、控制柜橇座14、炉膛橇座22、连接烟道及汽水分离器橇座23；全部设备分为几个模块，以模块形式分别组装在几个橇座上，各模块之间以螺栓连接固定；给水泵1、空压机18组装在给水泵橇座12上，控制柜2组装在控制柜橇座14上，炉膛4、鼓风机15、雾化分离器21、水-水换热器8组装在炉膛橇座22上，连接烟道7、过热器6、对流式钢管省煤器5、烟囱13、汽水分离器10组装在连接烟道及汽水分离器橇座23上；炉膛4水平放置在炉膛橇座22上，连接烟道7紧挨炉膛4后端，过热器6、对流式钢管省煤器5、烟囱13依次设置在连接烟道7上部，各模块之间以螺栓连接固定；这样既缩小了炉体长度，又方便分体运输，现场模块组装。

[0048] 因不同油井的井内压力不同，可通过调节给水泵给水压力的方法来实现本发明的多种工况下运行。调节给水泵1的给水压力，压力不大于18MPa时，蒸汽发生器产生过热蒸汽；压力超过18MPa且不高于21MPa时，蒸汽发生器在饱和状态下运行产生饱和蒸汽。

[0049] 本蒸汽发生器概括为：五个部分，即炉膛4、水—水换热器8、过热器6、对流式钢管省煤器5、汽水分离器10；三个系统，即水汽系统；燃烧系统、自控系统；燃烧系统又包括：燃烧器3、燃油管线、燃气管线。

[0050] 所述的水汽系统：是指从给水入口901至蒸汽出口902之间的水汽通道，是由炉膛管束401、对流式钢管省煤器管束501、过热器管束601、汽水分离器10以及其范围内管道9组成的流程系统,如流程图5所示，是发生器的主要受压组件。给水经给水泵1进入水-水换热器8的冷水入口801，由冷水出口802流出，进入对流式钢管省煤器管束501，由对流式钢管省煤器管束501加热后的热水由水-水换热器8的热水入口803进入，由热水出口804流出，进入炉膛管束401，冷水在套管的外层管内流动，热水在套管的内层管内向相反方向流动。

[0051] 所述的燃烧系统：由燃烧器3、炉膛4、连接烟道7、烟囱13等组成。连接烟道7上设有烟温热电偶。

[0052] 所述的自控系统：包括控制柜2，由可编程的控制器和触摸屏组成。

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